11 脑损伤修复与再生

神经系统损伤普遍性治疗的艰巨性2021/12/2111脑损伤修复与再生张吉强神经生物教研室Tel:752232E-mail:第十一章神经损伤与再生

NerveInjuryandRegeneration2021/12/2211脑损伤修复与再生神经损伤后神经元胞体反应外周神经损伤后轴突溃变与再生胶质细胞对中枢神经系统再生的影响中枢神经系统损伤后再生困难的原因中枢神经系统损伤后的修复策略轴突损伤后影响神经元死亡或存活的因素神经干细胞在脊髓损伤修复中的应用前景掌握理解了解教学目标与要求2021/12/2311脑损伤修复与再生2006级临床医学八年制神经损伤后神经元胞体及轴突的反应胶质细胞对中枢神经系统再生的影响胶质细胞对中枢神经系统再生的影响教学对象：教学重点：教学难点：2021/12/2411脑损伤修复与再生使用教材：《医学神经生物学基础》，阮怀珍、蔡文琴主编参考资料：《神经生物学---从神经元到脑》，杨雄里等译《神经科学基础》，李继硕主编网络信息资源：1.教研室网站2.军队院校网络教学应用系统2021/12/2511脑损伤修复与再生Contents一、PNS损伤后的胞体反应二、轴突对损伤的反应三、中枢神经系统损伤四、神经再生五、胶质细胞对CNS再生的影响六、脊髓损伤的治疗策略2021/12/2611脑损伤修复与再生神经系统损伤后：受损轴突远端发生溃变近端轴突发芽损伤区周围的胶质细胞增多巨噬细胞向损伤处迁移神经元形态、生化及代谢变化…………Overview：基本的损伤反应2021/12/2711脑损伤修复与再生（一）轴突损伤后神经元

形态和功能的改变一、PNS损伤后的胞体反应2021/12/2811脑损伤修复与再生1.形态学改变急性期反应特征：(CNS、PNS相似)(逆行性反应-虎斑溶解)*尼氏体分散、消失*染色质溶解*细胞核偏移*细胞体肿胀*突触末梢的减少……normalinjured2021/12/2911脑损伤修复与再生（1）神经元化学标志物的变化氧代谢率升高，代谢酶上调微管相关蛋白(MAP)、生长相关蛋白(GAP-43)和P75NTR表达增多神经肽、神经递质、酶的表达变化

甘丙肽（galanin）、血管活性肠肽（VIP）P物质（SP）、神经肽Y（NPY）、胆碱乙酰化酶2021/12/21011脑损伤修复与再生（2）电生理学变化大多数轴突损伤的神经元-电活动的增强，再生恢复2021/12/21111脑损伤修复与再生2.轴突损伤后影响神经元死亡或存活的因素多数情况下，具有共同的形态、功能、投射或发育特征的神经元轴突损伤后有相似的胞体反应（1）神经元类型2021/12/21211脑损伤修复与再生（2）动物的年龄相同的神经元群在动物的不同年龄段对轴突损伤的反应性不相同出生后早期几天是运动神经元的易损期AdultBaby2021/12/21311脑损伤修复与再生（3）轴突延伸的环境外周神经轴突损伤后神经元多存活，条件适宜时神经可以再生成年动物中枢神经系统神经元轴突损伤后神经元常死亡2021/12/21411脑损伤修复与再生（4）从损伤区到神经元胞体的距离轴突损伤部位与神经元胞体间的距离:损伤部位越靠近胞体，变性坏死的神经元越多，变性的速度越快神经轴突的侧支的位置与数量:脊髓损伤后损伤轴突的逆行变性止于轴突的第一个有效侧支，当该轴突无有效侧支时，变性继续到神经元胞体2021/12/21511脑损伤修复与再生（5）神经元兴奋性神经元保持适宜的兴奋性，可促进其在轴突损伤后的存活在药物诱发的低血钠条件下，轴突切断后几乎所有的加压素类神经元均死亡，提示降低神经元的活动性可能加重神经元对轴突损伤后神经元死亡的易感性。2021/12/21611脑损伤修复与再生二、神经轴突对损伤的反应

Degeneration：轴突溃变

2021/12/21711脑损伤修复与再生IntactaxonsinPNSandCNS2021/12/21811脑损伤修复与再生1.损伤远端轴突反应—瓦勒氏(Waller)变性轴突变性髓鞘的崩解、分离；脂滴球周围的细胞吞噬：Ast.Microglia,Macrophage3-10Days清净Waller在距今150年前，首次发现和记录2021/12/21911脑损伤修复与再生（1）数个鞘髓郎飞氏结崩解（2）近端轴突的断端坏死，出芽，生长锥形成（3）吞噬细胞吞噬消化残留的坏死轴突2.损伤近端轴突反应2021/12/22011脑损伤修复与再生神经丝(neurofilament)血影蛋白(spectrin)微管相关蛋白（MAPs）其它细胞骨架成分崩解钙依赖性蛋白酶(calpain)3.损伤后轴突细胞骨架的变化轴突断端钙内流激活蛋白酶，使轴突骨架去组装2021/12/22111脑损伤修复与再生三、中枢神经系统损伤Brainandspinalcordinjury脑创伤(Braindamage)炎症(Inflammation)缺血、缺氧所致损伤(HypohemiaandHypoxiainjury)基本病变特征胞体：肿胀、虎斑溶介，核偏位，死亡或复苏WallerdegenerationMacrophage增殖、吞噬、清除2021/12/22211脑损伤修复与再生清除慢，>2w2021/12/22311脑损伤修复与再生Olig.Ast.胶质瘢痕2021/12/22411脑损伤修复与再生（1）髓鞘形成细胞不同：雪旺氏细胞vs少突胶质细胞（2）CNS中巨噬细胞的募集及清除作用不及PNS（3）CNS中小胶质细胞向吞噬细胞转变的延迟（4）跨神经元变性（5）继发性CNS损伤(Secondaryinjury)1、轴突损伤反应中枢与外周的差异2021/12/22511脑损伤修复与再生2、跨神经元变性周围神经元变性仅限于受损神经元，不累及下一个神经元；而CNS受损可跨越突触引起与之接触的下一个神经元变性。称为跨神经元或跨突触变性（TransynapticDegeneration）顺行性跨神经元变性逆行性跨神经元变性损害中枢神经元轴突受损后的跨神经元变性2021/12/22611脑损伤修复与再生3、CNS继发性损伤—延迟性轴突损伤半影区CentreRegion半影区(Penumbrazone)缺血半影区（缺血半暗带

）：位于中心不可逆梗死灶周围经过再灌注可以恢复正常的脑缺血区域2021/12/22711脑损伤修复与再生4、轴突损伤引起的神经元分子转导变化（1）靶源性物质的丧失靶源性生长因子提供逆行性信号丧失（2）轴突损伤区大分子物质的逆行性转运

轴突损伤区新的大分子物质逆向转运是引起神

经元胞体变化的原因（3）损伤局部非神经元细胞信号

反应性胶质细胞可产生不同类型的生长因子和

细胞因子2021/12/22811脑损伤修复与再生Summaryofthe1stPartInjurycauseddegenerationoftheCNSandPNSCellbody：核偏位虎斑溶解-axonalreaction蛋白质、酶↑电活动增强Axon:Degeneration Walleriandegeneration Changesofcytoskeleton

近端、远端区别;PNS、CNS区别2021/12/22911脑损伤修复与再生四、神经再生NerveRegenerationQuestions：神经能否再生？PNS与CNS再生有何区别？如何促进CNS再生？2021/12/23011脑损伤修复与再生（一）周围神经再生PNSregeneration雪旺细胞增殖形成Büngner带，诱导和支持着再生新芽的发生和生长并将之引向靶结构。2021/12/23111脑损伤修复与再生周围神经再生RegenerationBungnerzone保持神经膜细胞基板完整性，间距小于1cm,2-4mm/Day2021/12/23211脑损伤修复与再生（二）中枢神经再生CNSregeneration？CNS

vs

PNS2021/12/23311脑损伤修复与再生中枢神经系统周围神经系统雪旺细胞小胶质细胞、少突胶质细胞、星型胶质细胞2021/12/23411脑损伤修复与再生CNS再生困难的原因：成髓鞘细胞为少突胶质细胞；神经纤维无基膜包裹；小胶质细胞清除作用较慢；胶质瘢痕形成2021/12/23511脑损伤修复与再生五、胶质细胞对CNS再生的影响（一）少突胶质细胞

髓鞘与再生抑制性物质2021/12/23611脑损伤修复与再生少突胶质前体细胞（OPC）OligodendrocyteProgenitorCell少突胶质细胞，CNS成髓鞘细胞2021/12/23711脑损伤修复与再生CNS髓鞘中存在再生抑制性物质髓鞘相关蛋白Myelin-AssociatedGlycoprotein，MAGNogo少突胶质细胞髓鞘糖蛋白Oligodendrocyte-MyelinGlycoprotein，OMgp少突胶质细胞抑制性分子2021/12/23811脑损伤修复与再生Nogo的特点（1）Nogo分子有三个亚型：NgA、NgB、NgC（2）各亚型C末端高度相似，含有66个氨基酸残基组成的亲水环状片段Nogo-66（3）Nogo-A的N末端特殊，即amino-NogoNogo-66amino-Nogo具有抑制神经元突起生长的作用2021/12/23911脑损伤修复与再生Nogo分子作用机理Nogo分子在少突胶质细胞膜上的存在多种拓扑结构，将不同的抑制活性结构域暴露，与相同或不同的受体分子识别，通过一条或多条途径传递抑制信号。信号传递的重要分子NgR、LINGO-1、p75NTR、Rho-GDI……2021/12/24011脑损伤修复与再生AntibodyTreatment:IN-1……2021/12/24111脑损伤修复与再生（二）星形胶质细胞

胶质瘢痕与再生抑制物质2021/12/24211脑损伤修复与再生NormalGFAP+InjuryGFAP+CNS损伤部位:星形胶质细胞增生、突起相互交织最终形成胶质瘢痕，GFAP染色呈强阳性。2021/12/24311脑损伤修复与再生GlialScarFormationFibroblastAstrocyteAxonMyelin成纤维细胞迁移到损伤处聚集，与星形胶质细胞形成边界，成纤维细胞分泌semaphorin引起生长锥塌陷；生长锥表达的Eph与星形胶质细胞和髓鞘上的ephrin作用，使轴突再生受到抑制2021/12/24411脑损伤修复与再生星形胶质细胞反应影响神经再生活化星型胶质细胞（1）分泌轴突再生抑制性分子（2）被小胶质细胞分泌的分子活化（3）由于BBB破坏被活化2021/12/24511脑损伤修复与再生（三）小胶质细胞Microglia炎性反应物与吞噬反应：双刃剑2021/12/24611脑损伤修复与再生炎细胞浸润与小胶质细胞活化RestingActivated2021/12/24711脑损伤修复与再生负面效应-抑制再生Microglia-抗原提呈细胞，炎性分泌物激活Astrocyte，促胶质瘢痕形成Microglia在活化后炎性反应中分泌的神经毒性物质是CNS继发性损伤的重要启动因子CNS损伤后的再生困难，Microglia的清除和巨噬细胞的募集缓慢造成不良的再生环境是重要原因2021/12/24811脑损伤修复与再生（1）PNS损伤后再生轴突要进入CNS环境需要适量的的炎性反应存在。（2）巨噬细胞分泌的一些物质如NGF、NT-3、血小板因子、IL-2等其促进轴突再生，表明炎性细胞分泌适量的活性物质可促进轴突再生。促进再生作用2021/12/24911脑损伤修复与再生CNS再生困难是多种因素综合作用的结果，复杂而有序。2021/12/25011脑损伤修复与再生去抑制作用与CNS损伤修复CNS髓磷脂(myelin)中存在大量的轴突生长抑制因子如MAG、OMgp、CSPG、Nogo等，造成了成年哺乳动物CNS损伤后再生困难。主要是通过神经元上一个由NgR、p75NTR和LINGO-1组成的复合受体将抑制信号传入细胞内，激活Ras家族RhoA，通过ROCK/LIM激酶引起肌动蛋白解聚导致生长锥塌陷，起到抑制轴突再生的作用。这些研究结果对去除中枢神经损伤后再生修复抑制作用提供了基础。专题2021/12/25111脑损伤修复与再生RobertL.Ruffetal,20082021/12/25211脑损伤修复与再生Hypotheticalswitchfromactin-basedtomicrotubule-basedgrowthinregenerationofinjuredmatureaxonsNoinjury2021/12/25311脑损伤修复与再生MolecularplayersofneuriteoutgrowthinhibitionintheCNS（RomanJ.Gigeretal,2008

）2021/12/25411脑损伤修复与再生引入特异性物质，对神经元细胞内传导的抑制信号进行阻断；使用抗体封闭抑制蛋白；借助基因敲除，制作抑制因子缺失突变体，改变抑制因子受体，关闭其产生生物效应；在细胞内形成特异的siRNA对受体蛋白、信号蛋白的形成进行RNA干扰。去抑制作用主要方式2021/12/25511脑损伤修复与再生交通事故；工程事故火器伤；暴力损伤其它原因美国：新增1万/年SpinalCordInjury专题2021/12/25611脑损伤修复与再生临床——脊髓损伤的治疗策略①早期－减轻继发性损伤造成的损害：采用离子通道阻滞剂、氧自由基清除剂，小胶质细胞活性物质抑制剂等治疗措施可以减轻神经元和胶质细胞的继发性损伤；②中期－促进再生：诱导损伤轴突再生，替代损失的神经元，促进髓鞘再生；③晚期－功能恢复：通过康复训练，恢复损伤节段以下脊髓的功能。2021/12/25711脑损伤修复与再生1、提供再生轴突延伸的支架组织工程细胞移植：雪旺氏细胞、嗅鞘被膜细胞、神经干细胞组织移植：周围神经，胎儿神经组织化学性大分子自溶性支架：聚乳酸等2021/12/25811脑损伤修复与再生2、辅助治疗中和再生抑制分子：抗体神经营养因子：NGF,GDNF加入或促进导向分子表达物理治疗或电刺激促神经元再生或激活内源性神经干细胞脱髓鞘轴突的重新髓鞘化中草药，鲨鱼脑素（神经精)2021/12/25911脑损伤修复与再生神经干细胞与脊髓损伤修复细胞移植2021/12/26011脑损伤修复与再生TransplantationofNSC

移植干细胞NGF,

BDNF,

etc,NSCsecretesneurotrophicfactor一、传递营养因子或神经生长因子以阻止神经细胞的变性坏死或促其生长2021/12/26111脑损伤修复与再生二、NSC直接抟化为神经细胞脑、脊髓损伤脱髓鞘疾病2021/12/26211脑损伤修复与再生三、诱导神